Асинхронные машины

1. Асинхронные машины

1. Получение
вращающегося
магнитного поля.
2. Устройство АМ.
3. Принцип работы.

2. 1, Рассмотрим получение двухфазного вращающегося магнитного поля на примере двух взаимоперпендикулярных катушек с переменным

током:
За половину периода
переменного тока
магнитное поле сделало
поворот на 180 град, а
за весь период оно
сделает полный оборот.
Частота вращения
магнитного поля
называется
синхронной:
60 f
n1
(об / мин)
p
р –количество пар полюсов
f – частота переменного тока

3. Чтобы получить трехфазное вращающееся магнитное поле нужно взять три катушки с переменным током, сдвинутые в пространстве на

120 град.
Индукция магнитного поля
в каждой катушке
изменяется по закону:
В1=Вm sin t
В2=Вm sin( t-120)
В3=Вm sin( t+120)
3 катушки - 120 град - 2
полюса
6 катушек – 60град – 4 полюса
9 катушек – 30град – 6
полюсов

4. 2, Устройство статора асинхронной машины

1 – чугунная станина
2 – шихтованный
сердечник статора
3 – статорная
обмотка из трех
катушек, сдвинутых
на 120 град

5. Ротор асинхронной машины так же набирают из листов электротехнической стали и изолируют их лаком. В пазы укладывают обмотку

двух типов:
а)- ротор с короткозамкнутой обмоткой типа
«беличья клетка», алюминий или медь заливают
прямо в пазы, с торцов соединяют кольцами.
б)- ротор с фазной обмоткой – проводники
укладываются в пазы ротора и через контактные
щетки и кольца соединяется с пусковым или
регулировочным реостатом.

6. Вид обмотки типа «беличья клетка»

1
2
3
4
–вал
– листы магнитопровода ротора
– алюминиевые стержни
– кольца, замыкающие стержни

7. Устройство асинхронной машины с короткозамкнутым-ротором

1 – корпус машины
2 – обмотка статора
3 – сердечник статора
4 – сердечник ротора с
залитыми внутрь
алюминиевыми
стержнями
5 – подшипниковый
щит
6 – коробка выводов

8. Устройство асинхронной машины с фазным ротором

1 – вал
2 – подшипниковый щит
3 – контактные щетки
4 – корпус
5 – обмотка статора
6 – сердечник статора
7 – крышка вентилятора
8 – сердечник ротора
9 – фазная обмотка
ротора
10 – контактные кольца
11 – крышка
подшипникового щита

9. 3,Принцип действия асинхронного двигателя:

При включении двигателя в сеть трехфазного
тока, в статоре образуется вращающееся
магнитное поле, силовые линии которого
пересекают обмотку ротора.
По закону электромагнитной индукции в обмотке
ротора появляется эдс, под действием которой в
роторе протекает ток.
По закону Ампера появляются электромагнитные
силы, которые раскручивают ротор в том же
направлении, что и вращающееся поле.
Частота вращения ротора будет меньше, чем
частота вращения магнитного поля, поэтому
машину называют асинхронной

10. Скольжение – это разность между частотой вращения поля статора и частотой вращения ротора, отнесенная к частоте вращения поля

статора.
n1 n2
s
100(%)
n1
n1 – синхронная
частота вращения
(поля статора)
n2 – частота
вращения ротора
Скольжение зависит
от нагрузки: в момент
пуска s=100%, а в
номинальном режиме
2-5%

11. Зависимость момента машины от скольжения:

ОА – устойчивый режим
работы АД
АВ – неустойчивый
режим работы
(возможно
опрокидывание
двигателя)
Мн – номинальный
момент
Мп – пусковой момент
Мmax – критический
момент

12. Механическая характеристика АД:

С увеличением нагрузки
частота вращения АД
уменьшается незначительно,
но если превысить
критическое значение
нагрузки, то частота
вращения уменьшится до
нуля – «двигатель
опрокинется»
Кп=Мп/Мн =1-1,5 (кратность
пускового момента)
Кпер= Мк/Мн =2-3
(перегрузочная способность).

13. Для расчета ЭДС асинхронной машины используют формулу трансформаторной ЭДС

Е1 4,44 W1 k f Ф
Е2 4,44 W2 k f Ф
Е2 s 4,44 W2 k f Ф S
ЭДС статора
ЭДС неподвижного
ротора
ЭДС вращающегося
ротора
k - обмоточный
коэффициент (0,8-1)

14. Ток в обмотке фазы ротора определяется по формуле:

I 2s
E2s
z2
E2s
R x
2
2
2
2s
Е2s – ЭДС
вращающегося
ротора
R2 – активное
сопротивление фазы
ротора
Х2 – реактивное
сопротивление фазы
ротора
Х2s = X2·S

15. Пуск в ход и регулирование частоты вращения асинхронного двигателя

1. пуск АД
2. регулирование частоты вращения
3. рабочие характеристики АД

16. 1.Перед включением асинхронного двигателя в сеть переменного тока нужно ознакомиться с его паспортными данными:

Если в паспорте указано
220/380 (Uф\Uл)
То при сетевом
напряжении 220В, фазы
обмотки статора надо
соединить по схеме
«треугольник»
Если в сети 380В, то фазы
обмотки статора соединяем
по схеме «звезда»

17. Способы пуска асинхронного двигателя:

1) Переключением обмоток
со «звезды» (при пуске)
на «треугольник» (на
постоянную работу). Это
невозможно при Uс=380В
2) АД можно включить без
нагрузки, а когда ротор
раскрутится, и двигатель
перейдет на устойчивый
режим работы,
подключают через
сцепную муфту нагрузку.

18. 3) В фазном АД в цепь обмотки ротора включают пусковой реостат, который выводят по мере разгона двигателя.

1 – обмотка статора
2 – обмотка ротора
3, 4 – контактные
кольца и щетки
5 – пусковой реостат

19. Для запуска короткозамкнутого АД пользуются способами:

Включают пусковой
реостат в цепь
обмотки статора и
постепенно его
выводят.
Используют
автотрансформатор,
которым постепенно
добавляют
напряжение питания
двигателя.

20. 2. Способы регулирования частоты вращения асинхронного двигателя:

60 f
n2 (1 s)
p
Изменением скольжения, для этого в фазном двигателе
в цепь обмотки ротора включают регулировочный
реостат, но при этом будут большие тепловые потери. S
можно менять с помощью напряжения питания.
Изменяя количество пар полюсов, переключая секции
обмотки статора, но регулирование будет ступенчатое.
Изменением частоты питающего тока, для этого
применяют преобразователи частоты.
Чтобы осуществить реверс меняют местами две фазы
обмотки статора.

21. 3, Потери мощности в асинхронных машинах:

Электрические потери – происходят в обмотках изза их нагрева Рэл
Магнитные потери – происходят в магнитопроводах
ротора и статора из-за перемагничивания стали
Рм
Механические потери – происходят во
вращающихся частях из-за трения Рмех
Добавочные потери – происходят из-за пульсации
магнитного потока вследствие зубчатого строения
магнитопровода Рдоб

22.

КПД АД: 90-95%
Р2 Р1 ( Рэл Рм Рмех Рдоб )
Р1
Р1
Потребляемая
мощность:
P1 I ном U ном 3 cos ( Вт)

23. Кратность пускового тока:

Кратность пускового момента:
кi
Iп
I ном
M
Mпï
êкïi
M
Mном
íîì
Перегрузочная способность:
кпер
M max
M ном

24. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Это зависимость кпд,
частоты вращения ротора,
момента и коэффициента
мощности от полезной
(отдаваемой ) мощности.
С увеличением полезной
мощности частота
вращения двигателя
незначительно снижается,
момент возрастает от
некоторого значения, кпд
возрастает, затем
незначительно
снижается,а коэффициент
мощности возрастает от
некоторого значения.

25. Расшифровка марки асинхронного двигателя 4АР160S6У3

4 –номер серии
А – асинхронный
Р – особенности (Р-с повышенным пусковым
моментом, В-встроенный, С-сельскохозяйственного
назначения, Х-алюминиевая оболочка)
160 –высота оси вращения в мм
S –размеры по длине станины( S –короткая,Mпромежуточная,L-длинная)
6 – число полюсов
У-климатическое исполнение (умеренный климат)
3 – размещение (1-на открытом воздухе, 3- закрытые
неотапливаемые помещения)

26. Дать название и описать устройство АМ, принцип действия.

Вариант 1
Вариант 2

27. Описать устройство и принцип работы АД

1 вариант
Рассчитать ЭДС статора
и подвижного и
неподвижного ротора,
если магнитный поток
0,01Вб, число витков на
первичной обмотке 200, на
вторичной 100, обмоточный
коэффициент 0,95, частота
сети стандартная.
Ротор вращается с частотой
950 об/мин.
2 вариант
Рассчитать ЭДС статора
и подвижного и
неподвижного ротора,
если магнитный поток
0,02Вб, число витков на
первичной обмотке 200, на
вторичной 50, обмоточный
коэффициент 0,9, частота
сети стандартная.
Ротор вращается с частотой
980 об/мин.